SDK应用程序架构
状态机
区块链应用的核心是具有最终确定性的复制状态机。
状态机是计算机科学概念,一台机器可以具有多个状态,但在任何给定时间只有一个状态,其描述了系统的当前状态,及触发这些状态转变的事务。
给定一个状态S和交易T,状态机会返回一个新的状态S'。
+--------+ +--------+
| | | |
| S +---------------->+ S' |
| | apply(T) | |
+--------+ +--------+
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实际上,交易以区块的形式打包在一起以提高过程的效率。给定状态S和包含交易的区块B,状态机将返回新状态S'。
+--------+ +--------+
| | | |
| S +----------------------------> | S' |
| | For each T in B: apply(T) | |
+--------+ +--------+
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在区块链上下文环境中,状态机是确定性的。这意味着如果你从一个给定的状态开始,重放相同顺序的交易,将始终以相同的最终状态结束。
Cosmos SDK为你提供了最大的灵活性用以定义应用程序的状态,交易类型和状态转变函数。使用SDK构建状态机的过程将在接下来的章节中进行更深入细致的描述。但首先,让我们看看状态机是如何使用Tendermint进行复制的。
Tendermint
作为一个开发者,你只需要使用Cosmos-SDK定义状态机,Tendermint将会为你处理网络层上的复制。
^ +-------------------------------+ ^
| | | | Built with Cosmos SDK
| | State-machine = Application | |
| | | v
| +-------------------------------+
| | | ^
Blockchain node | | Consensus | |
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| +-------------------------------+ | Tendermint Core
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| | Networking | |
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v +-------------------------------+ v
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Tendermint是一个与应用程序无关的引擎,负责处理区块链的网络层和共识层。实际上,这意味着Tendermint负责传播和排序交易字节。Tendermint Core依赖于拜占庭容错(BFT)算法来达成交易顺序的共识。
Tendermint一致性算法同一组称为验证人的特殊节点一起运作。验证人负责向区块链添加交易区块。对于任何给定的区块,有一组验证人V。通过算法选择V中的验证人A作为下一个区块的提议人。如果超过三分之二的V签署了prevote和precommit,并且区块包含的所有交易都是有效的,则该区块被认为是有效的。验证人集合可以通过状态机中编写的规则进行更改。要深入了解算法,点击。
Cosmos SDK应用程序的主要部分是一个区块链服务程序,它由网络中的每个节点在其本地运行。如果验证人集合中三分之一以下的是拜占庭(即恶意的),则每个节点在同时查询状态时应获得相同的结果。
ABCI
Tendermint通过名为ABCI的接口将交易从网络层传递给应用程序,这是应用程序必须要实现的。
+---------------------+
| |
| Application |
| |
+--------+---+--------+
^ |
| | ABCI
| v
+--------+---+--------+
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| |
| Tendermint |
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+---------------------+
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注意,Tendermint仅处理交易字节。它不知道这些字节究竟是什么意思。Tendermint所做的只是对交易确定性地排序。赋予这些字节意义是应用程序的工作。Tendermint通过ABCI将交易字节传递给应用程序,并期望返回代码以知晓消息是否成功。
以下是ABCI中最重要的消息类型:
CheckTx
: 当Tendermint Core收到交易时,会将其传递给应用程序以检查其有效性。一个名为“Ante Handler(预处理)”的特殊handler用于执行一系列验证步骤,例如检查手续费用是否足够和验证签名是否合法。如果交易有效,则将交易添加到mempool(交易池)中并广播到对等节点。注意,CheckTx
不会处理交易(即不会对状态进行修改),因为它们尚未包含在区块中。DeliverTx
: 当Tendermint Core接收到有效区块时,其中的每条交易都将通过DeliverTx
传递给应用程序进行处理。正是在这一阶段发生了状态转换。“Ante Handler”将再次执行,连同对交易中每条message进行实际处理的handler一起执行。BeginBlock
/EndBlock
: 无论区块是否包含交易,这两个消息都将在每个区块的开头和结尾执行。触发自动的逻辑执行是很有用的。过程中要足够小心,因为计算成本高昂的循环运算可能会减慢区块链的速度,甚至在无限循环时区块链本身停滞。
有关ABCI方法和类型的详细介绍请点击。
在Tendermint上构建的任何应用程序都需要实现ABCI接口,来同底层的本地Tendermint引擎进行通信。幸运的是,你不必实现ABCI接口。Cosmos SDK以baseapp的形式提供了样板实现。